「概日リズム」の版間の差分

内在的な概日リズムは、[[1729年]]にフランスの科学者ジャン゠ジャック・ドルトゥス・ドゥ・メラン ([[:en:Jean-Jacques d'Ortous de Mairan|Jean-Jacques d'Ortous de Mairan]]) によって初めて科学論文として報告された。彼は[[植物]]（[[オジギソウ]]）の葉が、外界からの刺激がない状態でも約24時間周期のパターンで動き続けることに気づいた（[[就眠運動]]）（[http://www.hhmi.org/biointeractive/museum/exhibit00/02_1.html ハワード・ヒューズ医療研究所「仮想博物館」を参照]）。

概日リズムは、次の3つの基準で定義してよいであろうきる。

現在知られている中で最も単純な概日リズムを持っている生物は、[[真正細菌]]の[[シアノバクテリア]] (cyanobacteria) である。最近の研究では、シアノバクテリア (Synechococcus elongatus) の概日リズムは、核となるたった3つのタンパク質を試験管の中に入れるだけで再構築できることが実証された。この時計は[[アデノシン三リン酸|ATP]]を補給すれば、22時間のリズムを何日間も持続することができる。以前の学説では概日リズムは[[デオキシリボ核酸|DNA]]の転写翻訳フィードバックループ機構に基づいているとされていたが、この真正細菌の研究によって必ずしもそうではないことが示された。しかし、この説は[[真核生物]]においては、まだその通りであると考えられている。真正細菌と真核生物の概日リズムは同様の基本構造（入力– - 中心の振動体– - 出力）を持っているが、これらを構成する[[蛋白質|タンパク質]]に相同性は全くない。このことは、おそらくそれぞれが独立した起源を持っていることを示している。

概日リズムは人を含む動物において、[[睡眠]]や[[摂食]]のパターンを決定する点において重要である。[[脳波]]、[[ホルモン]]分泌、細胞の再生、その他の多くの生命活動には明確な概日リズムが存在している。1970年に{{langLang|en-US|Arthur T. Winfree}}(（米国)）がショウジョウバエで「シンギュラリティ現象」(（強い光で概日リズムが一時的に狂う現象)）を確認して以降、多種の生物で概日リズムの狂いが観察されている。身近な現象に当てはめると、夜更かしによる不眠や航空機による移動により生じる時差ぼけの緩和に「強い光が有効」であることは広く知られているが、この発生メカニズムを細胞レベルの実証実験で証明した<ref name="rika">[http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2007/071022_2/detail.html 真夜中の強い光は体内時計をバラバラにする2007/10/22 独立行政法人 [[理化学研究所]]]</ref>。

概日リズムは明暗サイクルに関係している。動物は完全な暗闇の中で長期間飼育されると、自由継続リズム ({{langLang|en|free‐runningfree-running rhythm}}) に従って行動する。このような状態にある動物の睡眠サイクルは日々、前進あるいは後退する（内在的な周期が24時間より短い場合は前進、長い場合は後退する）。毎日リズムをリセットする環境からの刺激を{{langLang|de|Zeitgebers}}<ref>ツァイトゲーバー、ドイツ語で時を与えるものの意味。</ref>という。興味深いことに、完全に盲目の地下に住む動物（例えば{{langLang|en|blind mole rat ''Spalax sp.''}}）も外界の刺激なしに内在的な時計を維持することができる。

[[哺乳類]]における[[時計中枢]]は[[視床下部]]の[[視交叉上核]] ({{langLang|en|suprachiasmatic nucleus; SCN}}) に存在する。視交叉上核を破壊された動物では、規則正しい睡眠・覚醒リズムが完全になくなってしまう。視交叉上核は光の情報を[[目]]から受け取る。目の[[網膜]]において光を感受できる細胞は、古くから知られている[[視細胞]]の[[桿体細胞]]、[[錐体細胞]]のみではなく、[[網膜神経節細胞]] ({{langLang|en|retinal ganglion cell}}) の一部にも存在する。これらの細胞は[[メラノプシン]] (melanopsin) と呼ばれる[[感光色素]]を含んでおり、[[網膜視床下部路]]を通って視交叉上核に達する。視交叉上核の細胞は、体内から取り出され外界からの刺激がない状態で培養されても、独自のリズムを何年間も刻み続けることができる。

視交叉上核は日長の情報を網膜から受け取り、他の情報と統合し、[[松果体]] ({{langLang|en|pineal gland}}) へ送信していると考えられている。松果体ではこの情報に応答してホルモンである[[メラトニン]] (melatonin) を分泌する。メラトニン分泌は夜間に高く昼間に低い。

近年、体のいくつかの細胞が時計中枢である視交叉上核の支配下にないことを示す証拠が現れてきた。例えば、[[肝臓]]の細胞は光より摂食に応答するようである。また、食餌性の概日リズムの形成には視床下部の背内側核が関与しているといわれている。

1997年のには時計遺伝子が発見された。全身の細胞はそれぞれ、時計遺伝子の転写翻訳フィードバックグループで形成される「細胞時計」による独自の生体リズムを持っている。<ref>Okamura H, et al. Adv Drug Deliv Rev 1010; 62: 876-84.</ref>。これらの同調・微調整に視交叉上核が関わっている。<br>

細胞時計を司る遺伝子には、陽性制御の''Clock'', ・''Bmal1''などが、陰性制御の''Per''遺伝子群、・''Cry''遺伝子群などがある。

リズムの乱れは通常、短期的に良くない影響をおよぼす。多くの旅行者は[[時差ぼけ|時差ボケ]]として知られる状態を経験したことがあるだろう。主な時差ボケの症状として、[[疲労]]、[[失見当識]]、[[不眠]]などがあげられる。いくつかの疾患、例えば[[双極性障害]] ({{langLang|en|bipolar disorder}}) や[[概日リズム睡眠障害]]などは概日リズム機能の低下と結びつけて考えられている。最近の研究では、双極性障害に見られる概日リズムの乱れは、リチウムの[[時計遺伝子]]への効果によって改善されるという報告もされている。

長期的なリズムの乱れは、体の健康を深刻に悪化させる。特に心血管病を発生・悪化させる。体内時計を考慮して投薬を行うことで、薬の効力を増し、副作用や毒性を減らすことができる可能性が指摘されている。例えば、[[アンジオテンシン変換酵素阻害薬]] ({{Lang|en|angiotensin converting enzyme inhibitors; ACEi}}) の時間治療は夜間の血圧を降下させ、左心室の組織再構築（[[リモデリング]]） ({{Lang|en|left ventricular (reverse) remodeling}}) に良い影響を与える。

* [[高血圧]]: 内因性[[カテコラミン]]は、ヒトにおいて活動を開始する起床時〜午前中にかけて分泌される。[[早朝高血圧]]が引き起こされる。また概日リズムを喪失すると、夜間に血圧の下がらない non-dipper、夜にむしろ血圧が上昇する riser といった高血圧がみられる。こういった概日リズム障害をあわせもつ高血圧は心血管疾患を起こしやすい。<ref>Kario K. Hypertension 2010; 56: 765-73.</ref>。

* [[気管支喘息]]: 日中は内因性[[ステロイド]]ホルモンが分泌されている。減少する夕刻〜明け方にかけて発作が多く見られる。(（この他気温にも影響を受けている）。)

光が[[生体時計]]を調節する能力は[[位相反応曲線]]に依存する。睡眠・覚醒リズムの位相によって、光は生体時計を前進させたり後退させたりする<ref name="rika" />。必要な光の強さは種によって異なり、例えば[[夜行性]]の[[げっ歯類]]の時計は[[昼行性]]の[[ヒト]]より弱い光で調節される。

光の強さに加え光の[[波長]]（[[色]]）も、時計を調節する能力を決める重要な因子である。光受容蛋白質である[[メラノプシン]]は青色光（420–440nm）（420 - 440nm）で最も効率よく励起される。

== 関連項目 ==

== 外部リンク ==